CN103710050A - 一种改良的生产煤气的固定床煤造气炉 - Google Patents

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杨皓
宁平
王巍
王娟芸
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Abstract

本发明公开了一种非连续制气的固定床煤气化炉工艺。其特征在于：以烟煤、无烟煤为原料，将传统的制半水煤气间歇式和连续式工艺进行部分互补结合，可获得高品质水煤气，并且保留了气化炉作为空分装置的优点。该发明克服了空气煤气中N2不能调整的缺陷；解决了半水煤气中挥发份与焦油含量高的难题，使需要脱除焦油与挥发份的气量大大减少，同时可获得焦油作为副产品。

Description

一种改良的生产煤气的固定床煤造气炉
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，特别涉及一种新型的制半水煤气的固定床气化炉工艺。
背景技术
目前制半水煤气的固定床气化炉工艺主要有两种，一种是间歇式固定床气化炉工艺，另一种是连续式固定床气化炉工艺。
间歇式固定床气化炉工艺的特点是：(1)全部吹风气通过干馏、干燥段，吹风气带走干馏段部分有机物和干燥段部分水分，部分有机物流失进入吹风气；(2)全部上吹气进入煤气，上吹气带走干馏段部分有机物和干燥段部分水分，增加了煤气中有机物的含量，不利于制半水煤气；(3)下吹过程，蒸汽全部通过干燥、干馏段，蒸汽带走干馏段部分有机物和干燥段部分水分，有机物反向进入气化层，被转化成CO和H2。优点是：(1)制得含N2、CO、H2的煤气；(2)N2比例可调；(3)气化炉本身就是一个空分装置。缺点是：(1)煤中的焦油及挥发份会成为产品气的有害成分，煤转化率不高；(2)间歇制气，气化能力小；(3)必须使用低挥发份优质煤(无烟块煤或无烟煤煤棒)，不能用烟煤作原料。
连续式固定床气化炉工艺的特点是：设有煤气与吹风气上升管道，可连续制气。优点是：(1)气化能力大且环保；(2)煤中的焦油可以在冷煤气中分离出来，作为产品不影响煤气的使用。缺点是：N2太多，无法控制N2与H2的比例，N2含量为48～52％，一般用作燃料气。
发明内容
本发明提供的是以烟煤、无烟煤为原料，将传统的制半水煤气间歇式和连续式工艺进行部分互补结合，可获得高品质水煤气的同时，获得高价值焦油与酚类物质。该工艺的每个循环过程分为：吹风、上吹、上吹加氮、下吹、吹净过程。
吹风：大流量空气从底部进入造气炉，形成吹风气全部进入上升管、上升壁通道，吹风气间接加热干燥、干馏段煤，干燥、干馏段气体基本无流动。
上吹：蒸汽从底部进入，煤气小部分进入干燥、干馏段，直接加热煤，煤气大部分进入上升管、上升壁通道间接加热干燥、干馏段煤后送入热煤气系统。
干燥、干馏段煤气另外收集进入冷煤气系统。
上吹加氮(如果不需要氮气，可以取消本步骤)：蒸汽和小流量空气从底部进入，煤气小部分进入干燥、干馏段直接加热煤，煤气大部分进入上升管、上升壁通道间接加热干燥、干馏段煤后送入煤气系统。
下吹：蒸汽直接通过上升管、上升壁通道进入气化层，下部出煤气，干燥、干馏段气体不流动。
吹净：与上吹一致。目的是置换底部煤气。
冷煤气经过分离焦油、酚类物质，获得焦油与酚。除油气体经过有机物分离脱除有机物(主要为甲烷)，获得纯净的合成气。酚水可用于汽化成蒸汽供给本造气炉使用，克服酚水污染；甲烷类有机物可以用作外售或送回造气炉作为升温燃料气。
该工艺的技术特点是：
(1)气化炉中干燥、干馏段设有不少于一根煤气与吹风气上升管道、蒸汽下吹金属管道。
(2)干馏床层温度低于金属管变形温度。
(3)下吹蒸汽不进入干馏、干燥段，有利于蒸汽在干燥、干馏段不被吹风气带出。
(4)造气炉中干燥、干馏段设置不少于一根气体上升金属管，炉壁设置气体上升通道，全部吹风气与大部分热煤气通过上升管与上升通道间接加热处于干燥、干馏段的煤，小部分煤气直接流经干燥、干馏段的煤，由此减少流经干燥、干馏段煤气气量，使干燥、干馏段煤气中行机物浓度提高。
该工艺的优点是：
(1)可以以烟煤、无烟煤作为原料。
(2)制得的热煤气挥发份和焦油含量低，冷煤气挥发份和焦油含量高，可大大减少煤气需要脱除焦油和挥发份的能量。
(3)保留了气化炉作为空分装置的特点，制得的水煤气中N2可调。
(4)投资增加很少，可获得高价值焦油和酚作为副产品，经济效益显著。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例以一种主要组成为固定碳为70％，挥发份为6％的无烟煤为原料，通过加煤机送入本发明的造气炉。
(1)吹风阶段：干燥、干馏段煤被间接加热后分馏出水与部分焦油、酚类，形成气态混合物，保持在干燥、干馏段中，气化段煤被加热到高温，吹风气中含有少量CO及大量CO2、N2。
(2)上吹阶段：蒸汽进入汽化段，形成H2、CO与少量CO2，是为热煤气。热煤气85％进入上升管道与壁面通道，间接加热干燥、干馏段煤后送出造气炉，进入热煤气能量回收系统，热煤气15％进入干燥、干馏段把干燥出来的水份与干馏出来的有机物焦油、酚类、轻烃带出形成冷煤气。
(3)下吹阶段：蒸汽从顶中管道与壁面通道直接进入汽化段形成CO、H2与少量CO2，是为下热煤气，进入热煤气系统。
(4)上吹加氮(如果不需要氮气，可以取消本步骤)：蒸汽和小流量空气从底部进入，煤气小部分进入干燥、干馏段直接加热煤，煤气大部分进入上升管、上升壁通道间接加热干燥、干馏段煤后送入煤气系统。
(5)吹净：与上吹一致。目的是置换底部煤气。
上吹阶段获得的热煤气几乎不含甲烷与其它有机物。
下吹阶段获得的煤气几乎不含甲烷与其它有机物。
冷煤气占全部煤气的12％左右，冷煤气经过分离焦油、酚类物质，获得煤质量3％左右的焦油与酚，除油气体经过有机物分离脱除有机物(主要为甲烷)，获得纯净的合成气，富含甲烷的气体再返回到造气吹风过程或上吹过程作为热源或外售，酚水可用于汽化成蒸汽供给本造气炉使用。
实施例2
本实施例以一种主要组成为固定碳为30％，挥发份为40％的烟煤为原料，通过加煤机送入本发明的造气炉。
(1)吹风阶段：干燥、干馏段煤被间接加热后分馏出水与部分焦油、酚类，形成气态混合物，保持在干燥、干馏段中，气化段煤被加热到高温，吹风气中含有少量CO及大量CO2、N2。
(2)上吹阶段：蒸汽进入汽化段，形成H2、CO与少量CO2，是为热煤气。热煤气60％进入上升管道与壁面通道，间接加热干燥、干馏段煤后送出造气中，进入热煤气能量回收系统，热煤气40％进入干燥、干馏段把干燥出来的水份与干馏出来的有机物焦油、酚类、轻烃带出形成冷煤气。
(3)下吹阶段：蒸汽从顶中管道与壁面通道直接进入汽化段形成CO、H2与少量CO2，是为下热煤气，进入热煤气系统。
(4)上吹加氮(如果不需要氮气，可以取消本步骤)：蒸汽和小流量空气从底部进入，煤气小部分进入干燥、干馏段直接加热煤，煤气大部分进入上升管、上升壁通道间接加热干燥、干馏段煤后送入煤气系统。
(5)吹净：与上吹一致。目的是置换底部煤气。
上吹阶段获得的热煤气几乎不含甲烷与其它有机物。
下吹阶段获得的煤气几乎不含甲烷与其它有机物。
冷煤气占全部煤气的40％左右，冷煤气经过分离焦油、酚类物质，获得煤质量5％左右的焦油与酚，除油气体经过有机物分离脱除有机物(主要为甲烷)，获得纯净的合成气，富含甲烷的气体再返回到造气吹风过程或上吹过程作为热源或外售，酚水可用于汽化成蒸汽供给本造气炉使用。
实施例3
本实施例以一种主要组成为固定碳为45％，挥发份为28％的烟煤煤棒为原料，通过加煤机送入本发明的造气炉。
(1)吹风阶段：干燥、干馏段煤棒被间接加热后分馏出水与部分焦油、酚类，形成气态混合物，保持在干燥、干馏段中，气化段煤被加热到高温，吹风气中含有少量CO及大量CO2、N2。
(2)上吹阶段：蒸汽进入汽化段，形成H2、CO与少量CO2，是为热煤气。热煤气55％进入上升管道与壁面通道，间接加热干燥、干馏段煤后送出造气炉，进入热煤气能量回收系统，热煤气45％进入干燥、干馏段把干燥出来的水份与干馏出来的有机物焦油、酚类、轻烃带出形成冷煤气。
(3)下吹阶段：蒸汽从顶中管道与壁面通道直接进入汽化段形成CO、H2与少量CO2，是为下热煤气，进入热煤气系统。
(4)上吹加氮(如果不需要氮气，可以取消本步骤)：蒸汽和小流量空气从底部进入，煤气小部分进入干燥、干馏段直接加热煤棒，煤气大部分进入上升管、上升壁通道间接加热干燥、干馏段煤后送入煤气系统。
(5)吹净：与上吹一致。目的是置换底部煤气。
上吹阶段获得的热煤气几乎不含甲烷与其它有机物。
下吹阶段获得的煤气几乎不含甲烷与其它有机物。
冷煤气占全部煤气的45％左右，冷煤气经过分离焦油、酚类物质，获得煤质量4％左右的焦油与酚，除油气体经过有机物分离脱除有机物(主要为甲烷)，获得纯净的合成气，富含甲烷的气体再返回到造气吹风过程或上吹过程作为热源或外售，酚水可用于汽化成蒸汽供给本造气炉使用。

Claims (2)

1.一种非连续制气的固定床煤气化炉。其特征在于：
(1)气化炉中干燥、干馏段设置至少一根气体上升管，炉壁设置气体上升通道，部分热煤气通过上升管与上升通道间接加热处于干燥、干馏段的煤，部分煤气直接流经干燥、干馏段的煤，由此减少流经干燥、干馏段形成的冷煤气气量，使干燥、干馏段冷煤气中有机物浓度提高。
(2)造气过程分为吹风、上吹、上吹加氮、下吹、吹净过程。吹风和下吹阶段的气体不流经干燥、干馏段；上吹和吹净阶段气体的6-50％流经干燥、干馏段；上吹加氮阶段气体的6-50％流经干燥、干馏段。
(3)制得的冷煤气挥发份和焦油含量高，热煤气挥发份和焦油含量低，由此可大大减少脱除焦油和挥发份的气量。
2.根据权利要求1所述，其特征在于使用烟煤、无烟煤作为原料。
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